V večini držav sveta so video kamere že dolgo običajne. Ljudje jih vodijo na šolske igre, športne dogodke, družinska srečanja in celo rojstva. Na mestu, ki je priljubljeno med turisti, jih je mogoče videti povsod. Kamkorderji so se močno uveljavili v ZDA, na Japonskem in v mnogih drugih državah, saj predstavljajo zelo iskano tehnologijo.
Toda kako lahko tako majhna naprava naredi toliko? Tisti, rojeni pred osemdesetimi leti prejšnjega stoletja, so presenečeni, da so kakovostni modeli zdaj že na voljo in da so tako enostavni za uporabo. Ta članek opisuje načelo delovanja in napravo video kamere.
Osnovna konstrukcija
Običajna analogna video kamera je sestavljena iz dveh glavnih delov:
- Oddelek, ki vključuje CCD, objektiv in zoom, motorje za nadzor ostrenja in zaslonke;
- zmanjšan videorekorder.
Kako deluje video kameraje, da sprejema vizualne informacije in jih pretvori v elektronski signal. Videorekorder je podoben običajnemu snemalniku, priključenemu na TV: sprejema signal in ga snema na kaseto.
Tretja komponenta, iskalo, prav tako prejme video sliko, tako da lahko uporabnik vidi, kaj se snema. To je majhen črno-bel ali barvni zaslon, vendar je veliko sodobnih modelov opremljenih z velikimi polnobarvnimi LCD zasloni. Obstaja veliko formatov analognih kamkorderjev s številnimi dodatnimi funkcijami, vendar je opisana zasnova glavna. Razlikujejo se po tem, katere kasete uporabljajo.
Naprava in princip delovanja digitalnih video kamer sta podobna analognim, vendar imajo dodaten element, ki pretvarja informacije v podatkovne bajte. Namesto da bi video signal snemal kot neprekinjeno zaporedje magnetnih impulzov, je shranjen kot ničle in enote. Digitalne kamere so priljubljene, ker omogočajo enostavno kopiranje videoposnetkov brez izgube informacij. Analogni zapis "izgine" z vsako kopijo - izvirni signal ni natančno reproduciran. Video informacije v digitalni obliki lahko prenesete v računalnik, kjer jih lahko urejate, kopirate, pošiljate po e-pošti itd.
Slikovni senzor
Kamera tako kot kamera "vidi" svet skozi objektiv. Optika je potrebna za fokusiranje svetlobe z odra na film, obdelan s fotoobčutljivimi kemikalijami. Tako kamera zajame tisto, kar jepred njim. Več svetlobe zbere iz svetlih delov scene in manj iz temnih. Objektiv video kamere služi tudi za ostrenje, vendar namesto filma uporablja majhen polprevodniški slikovni senzor. Ta senzor zazna svetlobo z naborom milijonov drobnih fotodiod. Vsak od njih meri število fotonov, ki zadenejo določeno točko, in te informacije prevedejo v elektrone (električne naboje): svetlejšo sliko predstavlja višji naboj, temnejšo sliko pa nižji. Tako kot umetnik slika prizor s poudarjanjem temnih območij s svetlimi deli, senzor ustvari video z zaznavanjem jakosti svetlobe. Med predvajanjem te informacije nadzorujejo svetlost slikovnih pik na zaslonu.
Seveda merjenje svetlobnega toka daje samo črno-belo sliko. Če želite dobiti barvo, morate določiti ne le splošno raven osvetlitve, temveč tudi ravni za vsako barvo. Celoten spekter je mogoče poustvariti tako, da združite le 3 od njih - rdeče, zelene in modre. Zato načelo delovanja video kamer temelji na uporabi le teh barv.
Nekateri modeli razdelijo signal na 3 različice iste slike za nivoje rdeče, zelene in modre svetlobe. Vsak od njih je zajet s svojim čipom. Nato se seštejejo in primarne barve pomešajo, da ustvarijo polnobarvno sliko.
Ta preprosta metoda ustvari bogat video z visoko ločljivostjo.
Photodiode CCD so dragi in porabijo veliko energije ter se3 senzorji močno povečajo stroške proizvodnje. Večina video kamer je opremljena samo z enim senzorjem s trajnimi barvnimi filtri za posamezne fotodiode. Nekateri merijo samo rdeče, nekateri samo zelene, ostali pa modre. Barve so razporejene v mrežnem vzorcu (kot je Bayerjev filter), tako da lahko procesor videokamere dobi predstavo o barvnih ravneh v vseh delih zaslona. Ta metoda zahteva interpolacijo podatkov, ki jih prejme vsaka fotodioda z analizo informacij, ki jih prejmejo njeni sosedi.
Oblikovanje signala
Ker kamere zajemajo gibljive slike, imajo njihovi senzorji dodatne dele, ki jih ni v senzorjih digitalnih fotoaparatov. Da ustvarijo video signal, morajo posneti veliko posnetkov vsako sekundo, ki se nato združijo in dajo vtis gibanja.
Za to videokamera zajame okvir in ga posname prepleteno. Za slikovnim senzorjem je še en senzorski sloj. Za vsako polje se nanj prenesejo video obremenitve in se nato zaporedno prenašajo. V analogni video kameri se ta signal pošlje v videorekorder, ki ga (skupaj z barvnimi informacijami) posname na video trak v obliki magnetnih impulzov. Medtem ko drugi sloj prenaša podatke, prvi zajema naslednjo sliko.
Načelo delovanja video kamere digitalnega tipa je v osnovi enako, le da v zadnjem koraku analogno-digitalni pretvornik pretvori signal v podatkovne bajte. Kamera jih snema na medij, ki je lahko magnetni trak, trdidisk, DVD ali flash pomnilnik. Prepleteni digitalni modeli shranijo vsak okvir kot dve polji na enak način kot analogni modeli. Kamere s progresivnim skeniranjem snemajo video posnetek po sličici.
objektiv
Kot že omenjeno, je prvi korak pri snemanju video slike fokusiranje svetlobe na senzor. Načelo delovanja objektiva kamere je naslednje. Da bi kamera zajela jasno sliko predmeta pred seboj, je treba optiko izostriti, torej jo premakniti tako, da žarki, ki izhajajo iz predmeta, padejo točno na senzor. Tako kot kamere vam tudi kamere omogočajo premikanje leče, da izostrite svetlobo.
Samodejno ostrenje
Večina ljudi se mora premikati in snemati različne motive na različnih razdaljah, nenehno ponovno ostrenje pa je izjemno težko. Zato imajo vse kamere napravo za samodejno ostrenje. To je običajno infrardeči žarek, ki se odbija od predmetov v središču okvirja in se vrne do senzorja kamere.
Za določitev razdalje do predmeta procesor izračuna, koliko časa traja, da se žarek odbije in vrne, pomnoži to vrednost s svetlobno hitrostjo in izdelek deli z dva (ker je razdaljo prepotoval dvakrat - do predmeta in nazaj). Kamkorder ima majhen motor, ki premika optiko, da jo fokusira na izračunano razdaljo. To običajno deluje zelo dobro, včasih pa morate na novo določiti razdaljo – na primer, ko se želite osredotočiti na nekaj, kar ni v središču okvirja,ker se samodejno ostrenje odziva na tisto, kar je neposredno pred objektivom.
Optični in digitalni zoom
Kamere so opremljene tudi z zoom objektivom. To vam omogoča, da povečate prizor s povečanjem goriščne razdalje (med optiko in filmom ali senzorjem). Objektiv z optičnim zoomom je ena enota, ki omogoča premikanje z ene povečave na drugo. Razpon povečave označuje največjo in najmanjšo povečavo. Za lažjo uporabo zooma je večina videokamer opremljena z motorjem, ki premika optiko kot odgovor na pritisk gumba na ročaju. Ena od prednosti tega je, da lahko enostavno nadzorujete povečavo brez uporabe druge roke. Poleg tega motor premika objektiv s konstantno hitrostjo, zoom pa je bolj gladek. Vendar pa motor izprazni baterijo.
Nekatere kamere imajo t.i. digitalni zoom. Uporabniki odsvetujejo uporabo, saj sploh ni povezan z objektivom, ampak zgolj poveča del slike, ki ga zajame senzor. To žrtvuje ločljivost, saj se uporablja samo del območja senzorja. Zaradi tega je video manj jasen.
Izpostavljenost
Ena od odličnih lastnosti kamere je samodejno prilagajanje različnim nivojem svetlobe. Senzor je zelo občutljiv na prekomerno ali premajhno osvetlitev, ker je obseg signalov iz vsake fotodiode omejen. Kamkorder spremlja njihovo raven in prilagaja zaslonko, da zmanjša ozpovečanje pretoka svetlobe skozi leče. Procesor ves čas ohranja dober kontrast, tako da slike niso videti pretemne ali izprane.
Načelo delovanja nadzornih kamer
Takšne kamere bodo uporabne za tiste, ki želijo vedeti, kaj se dogaja v času njihove odsotnosti. Potreba po njih se lahko pojavi iz različnih razlogov. Na primer, starši bodo morda želeli opazovati spečega otroka in zmanjšati tveganje za nevaren padec iz posteljice. Kamere po hiši pa vam bodo omogočile, da vidite ljudi, ki prihajajo do vhodnih vrat, in vam morda celo pomagajo najti vlomilca.
Izhod kamere se prenese, obdela, pretvori nazaj v sliko in po potrebi posname. Video se lahko prenaša preko koaksialnega kabla ali zvitega para, pa tudi prek brezžičnega omrežja. Obdelava signala se izvaja v videorekorderju, strežniku ali osebnem računalniku z video zajemno kartico. Slika se prikaže na monitorju.
Načelo delovanja zunanjih nadzornih kamer je, da so nameščene na vratih, zgradbah in drugih objektih z namenom spremljanja dogajanja v realnem času. Praviloma so to velike, vpadljive naprave, katerih že sam pogled nanje daje jasno vedeti, da so pod nadzorom.
Načelo delovanja brezžičnih video kamer temelji na oddaji slik po brezžičnem omrežju. Vendar pa lahko druge naprave, kot so usmerjevalniki Wi-Fi in mobilni telefoni, prekinejo njihov signal. Poleg tega je lahko brezžični prenos prestrežen, karv nasprotju z varnostnimi cilji. Zato uporabnikom svetujemo, naj se prepričajo, da je signal varno šifriran.
Načelo delovanja skritih kamer temelji na uporabi točkovnih objektivov z nekaj milimetrov izstopne luknje in širokim vidnim kotom. To vam omogoča, da jih namestite v gospodinjske aparate in notranje predmete.
Nasveti za izbiro analognih formatov
Analogne kamere snemajo video in zvok kot analogni trak. Strokovnjaki ne priporočajo njihove uporabe, saj se pri kopiranju kakovost slike in zvoka neizogibno zmanjša. Poleg tega analogni formati nimajo številnih funkcij digitalne video kamere. Glavna razlika med obema je vrsta kasete in ločljivost. Glavni formati analognih kamkorderjev so:
- VHS standard. Ta vrsta kamere uporablja enak magnetni trak kot običajni videorekorderji. To olajša ogled posnetka. Te kasete so poceni in omogočajo dolge čase snemanja. Glavna pomanjkljivost formata VHS je potreba po obsežni zasnovi kamkorderja. Ločljivost je 230-250 vodoravnih črt, kar je spodnja meja za to vrsto naprave.
- VHS-C kamere uporabljajo standardni VHS trak, vendar v bolj kompaktni kaseti. Posnetek lahko predvajate na običajnem videorekorderju, vendar potrebujete adapter polne velikosti. Načeloma je delovanje kamere VHS-C podobno kot VHS. Manjša velikost kasete omogočaustvarite bolj kompaktne strukture, vendar se čas snemanja zmanjša na 30-45 minut.
- Super VHS kamere so približno enake velikosti kot VHS, ker uporabljajo kartuše enakega formata. Razlika je v tem, da je ločljivost zapisovanja 380-400 vrstic. Teh trakov ni mogoče predvajati na videorekorderju, lahko pa samo kamero priključite neposredno na TV.
- Super VHS-C je skladen s standardom VHS, vendar je bolj kompaktna različica z manjšo kartušo.
- 8mm kamere imajo tudi majhne kasete. To omogoča izdelavo manjših modelov, ki zagotavljajo ločljivosti, ki ustrezajo standardu VHS, z nekoliko boljšo kakovostjo zvoka. Trajanje snemanja - približno 2 uri.
- Standard Hi-8 je podoben 8 mm, vendar zagotavlja veliko višjo ločljivost, okoli 400 vrstic.
Nasveti za izbiro digitalnih formatov
Načelo delovanja digitalnih video kamer se od analognih razlikuje po tem, da so podatki v njih zabeleženi v digitalni obliki, tako da se slika reproducira brez izgube kakovosti. Takšen videoposnetek lahko prenesete v računalnik, kjer ga lahko urejate ali objavite na internetu. Ima veliko boljšo ločljivost. Naslednji formati se pogosto uporabljajo:
- MiniDV vsebuje kompaktne kasete, ki hranijo 60-90 minut posnetka v 500 vrsticah. Ta tip fotoaparata je izjemno lahek in kompakten. Možno je zajem fotografij.
- Sony MicroMV Formatdeluje enako, vendar uporablja manjše kasete.
- Digital8 uporablja standardni Hi-8mm trak za 60 minut snemanja. Modeli te vrste so običajno nekoliko večji od DV.
- DVD kamere shranijo video neposredno na majhne optične diske. Glavna prednost tega formata je, da je vsaka seja posneta kot ločena skladba. Namesto previjanja nazaj in naprej lahko skočite neposredno na želeni del videa. Razen tega so DVD kamere precej blizu modelom MiniDV, vendar lahko shranijo več videoposnetkov od 30 minut do 2 uri.
- DVD-R in DVD-RAM sta 3/4 velikosti DVD diskov. Slaba stran je, da jim lahko pišete samo enkrat. Ni jih mogoče predvajati na običajnih DVD predvajalnikih. Tako kot kasete MiniDV, morate bodisi uporabiti kamero kot predvajalnik ali kopirati film v drug format.
- Pomnilniška kartica je najbolj priljubljen način snemanja videa. Posnetki se shranijo neposredno na polprevodniške kartice, kot so flash pomnilnik, Memory Stick ali SD.
Za zaključek
Danes lahko vsakdo kupi poceni fotoaparat, programi za urejanje pa poenostavljajo postopek urejanja do te mere, da ga lahko vsak hitro obvlada.
Tudi analogni modeli nizke kakovosti imajo številne uporabne funkcije, ki se jih je enostavno naučiti in posnamejo kakovostne filme. Tehnologija, ki je bila nekoč izključna domena profesionalne televizije, je zdaj na voljo ljubiteljem. Najnovejše kamere zagotovo ponujajo veliko in za tiste, ki želijo ujeti rojstni dan ozkoncert in zagon ambicioznih video projektov.
